發布日期：2022-07-15 點擊率：51
隨著互聯網轉向具有戰略意義的全球IP基礎架構,用戶不僅需要更高的帶寬,而且需要更廣泛的集成式服務,并要求這些服務具備“關鍵任務”的可靠性。服務提供商將面臨“成本危機”,因為他們需要運營多種并行的網絡,這不僅具有很高的復雜性,而且效率很低。
目前,服務提供商正努力使他們的復雜網絡朝一種更簡單的架構發展,這種新架構是基于一種單一的高可用性智能數據包層(駐留在光傳輸層上)。處在該新架構中心的是核心IP/MPLS(互聯網協議/多協議標記交換)路由平臺。
充分可伸縮的IP路由平臺
現有的路由器仍不具備充分的伸縮性,以滿足計劃的流量需求,而且它們也不能提供在IP網絡上運行關鍵任務通信流所需的極高可用性。此外,電交換結構已經達到物理極限,從而使路由器無法具有充分的伸縮性,以避免過早的升級。
所有這些都表明,業界需要新類型的可伸縮路由器架構,它能以電子方式路由IP/MPLS數據包,但以光的方式交換它們。為了實現這種下一代的IP路由平臺,我們需要把高端口數量和高速交換(納秒級)結合在一起。然而,以往所有的光交換技術要么是高端口數量、低速率交換(毫秒級),要么是高速率交換(納秒級)、低端口數量。
因此,需要新的技術才能實現這樣的路由器,換言之,人們需要一種新的光交換方式。
能夠實現可伸縮IP/MPLS路由平臺的理想光交換技術應該提供高速率交換(納秒級)、數百個10Gbps端口(未來是40Gbps)、從數十到數百個端口的可伸縮性及獨立的帶寬,以支持更高的端口數據率。
以前提議的光交換技術要么是高端口數量、低速率(微妙到毫秒級),如微機電系統(MEMS)和聲光器件,要么是高速率、低端口數量,如光熱、全息和可調激光器。與這些技術不同,Chiaro公司的光相位陣列(OPA)技術既能提供高端口數量,又能實現高速率。它已經被加州大學電信與IT研究所的“OptIPuter”網格計算項目所采用。
OptIPuter下一代光網絡代表一種全新的架構。在OptIPuter中,通信鏈路是計算機最快的部分,而處理器變成速度較慢的“外設”。在部署的OptIPuter網絡中,OPA是可擴展的、與帶寬無關的64×64端口模塊,并以納秒級速度進行光交換。
OPA技術的工作原理
在OPA技術中,光路交換是通過創新地運用相長干涉和相消干涉等基本光學原理而實現的,而且OPA技術使用砷化鎵(GaAs)波導來控制光路交換。
在OPA交換過程,每個輸入光纖支持128個并行的光路或波導。波導的數量決定了兩個參數:輸出光點的尺寸和分辨率(波導越多,形成的光點就越小、越密)以及次生光帶的亮度(更多的波導可以減小散射光的亮度)。
每組128個波導被稱為一個光束偏轉器,每個光束偏轉器由單一的光纖激活。OPA技術利用砷化鎵的光電效應來“偏移”光束,并將它們從一個光纖交換到另一個光纖。Chiaro公司的工程師之所以選擇砷化鎵是因為這種材料的光學特性能夠通過施加外部電場而被改變。外部電場能控制砷化鎵材料的折射率,因此當施加外部電場后,通過它的光線會產生遲滯。結果,從光束偏轉器中出來的光線能夠被偏移到任何希望的位置。
利用相長干涉和相消干涉的光學原理,OPA交換技術實現了高速率和高端口數量。特別地,在建立干涉模式時的物理延遲基本上就是光的速度。高端口數量是由128個波導的陣列空間解析度決定的。
OPA技術提供了很多設計方面的優勢,包括:
1. 可靠性:全部采用固態部件,唯一的有源器件是一個反偏二極管。
2. 可制造性:所需的有源調整步驟非常少,而且可以利用半導體制造方法。
3. 可伸縮性:由光纖的速率和規格決定。
4. 低功耗:光交換結構消耗的功率遠遠低于同等規模的電交換結構。
5.更小的占位面積和更輕的重量:光交換結構所需的空間比同等規模的電交換結構更少,這對于試圖優化機架空間的電信運營商而言是一個重要的考慮事項。
6. 更短且一致的延時:OPA技術不需要光電轉換。
7.靈活性:可以為交換結構開發多個控制平面,以允許在一個公共的核心上部署新的網絡架構。
基于電子路由與光交換的大型集中式IP/MPLS路由平臺將為互聯網服務提供商提供許多重要的好處,包括可伸縮的模式變化、大大縮減的成本以及更長的資本保值期(10年以上的產品生命周期)。
作者:Tom McDermott
技術副總裁
Eric Brendel
高級網絡架構師
Chiaro Networks公司
